汽車電子控制防抱死制動系統

www.mydingqi.com 來源：互聯網作者：panzhihao 類別：汽車構造維修時間：2007-09-01

汽車電子控制防抱死制動系統

一、序言

汽車防抱死制動系統（AntiLock Brake System），通常叫汽車防抱制動系統，簡稱ABS。

它是汽車上的一種主動安全裝置，其作用是在汽車制動時，防止車輪抱死在路面上滑拖，以提高汽車制動過程中的方向穩定性、轉向控制能力和縮短制動距離，使汽車制動更為安全有效。

隨著汽車行駛速度的提高、道路行車密度的增大、以及人們對汽車行駛安全性的要求越來越高，ABS已經成為汽車上的一種重要安全裝置。早在30年代，ABS就運用在鐵路機車的制動中，其目的是防止列車制動時車輪抱死后在鋼軌上滑行造成局部摩擦，致使車輪、鋼軌早期損壞和車輪不能平穩旋轉而產生噪聲和振動。40年代，為了防止飛機著陸時制動跑偏、甩尾和輪胎劇烈磨損，以及縮短滑行距離，在飛機上開始采用ABS，并很快成為飛機上的標準裝備。50年代被開發引用到汽車上。進入70年代后，隨著電子技術的進步，數字電子技術、大規模集成電路的發展和微機的運用，電子控制式ABS日趨成熟，成本不斷降低，并且體積小、質量輕、控制精度高，其安全效能十分顯著，普遍受到人們的歡迎和認可，為其迅速普及創造了條件。80年代初，還僅在部分高級轎車上采用，進入90年代后，在歐洲、美國、日本和韓國等國家，ABS的裝車率大幅度提高，加之法規的推動作用，ABS已成為汽車上標準裝備或選擇裝備。我國對ABS的研究始于80年代初，目前國內一些院校、科研單位和生產廠家，正在加快技術攻關和技術引進步伐。上海汽車制動系統有限公司引進并合資生產的ABS產品已于1997年2月順利投產，其他也有個別廠家小批量生產。我國生產的奧迪、桑塔納、捷達轎車已部分裝用ABS。預計不久的將來，我國自己生產的汽車上都會裝用ABS。

二、ABS的基礎知識

為了對采用ABS的必要性有所了解，現介紹以下有關制動基礎知識。

（一）汽車制動性能的主要評價指標

對汽車的制動性能有多方面的要求，因而有多方面的評價指標，一般常提到以下三個方面。它們是：

1．制動效能

制動效能主要指制動距離與制動減速度，通常實用中多指制動距離。制動距離是指駕駛員開始踩制動踏板到汽車完全停車所行駛的距離。制動距離越短，越有利于避免交通事故的發生，它是制動性能最基本的評價指標。

2．制動時汽車的方向穩定性

制動時汽車的方向穩定性，一般是指制動過程中維持汽車直線行駛和按預定彎道行駛的能力。如果汽車制動時發生側滑、甩尾、嚴重時出現調頭，都不可能維持原行駛方向，會使汽車失去方向穩定性；如果汽車在彎道行駛中制動時，汽車不再按原來彎道行駛，出現沖入其它車道或沖出路面，或者即使是直線行駛，也無法避開障礙物，操縱轉向盤也不起作用，則為汽車失去轉向控制能力（轉向操縱性）。汽車制動過程中，失去方向穩定性和失去轉向控制能力，都是造成交通事故的重要原因。

3制動效能的恒定性

制動效能的恒定性，主要指抗熱衰退性能。抗熱衰退性能是指汽車在繁重工作條件下制動時（如下長坡時長時間連續制動），制動器溫度升高后，其制動效能的保持程度。它是設計制動器及選材中必須認真考慮的一個重要問題。

以上三項指標中，前兩項指標采用ABS裝置后，其性能都會有明顯的改善和提高對避免交通事故的發生能起到很好的作用，因此ABS是汽車上十分重要的主動安全裝置。

（二）ABS的優點

由上述分析可知，在汽車制動過程中，車輪抱死時危害較大，而且滑移率在20％左右時，車輪與路面間的縱向附著系數最大，可獲得最大地面制動力，能最大程度地縮短制動距離；同時當滑移率在20％左右時，車輪與路面間橫向附著系數也較大，使汽車制動時能較好地保持方向穩定性和轉向控制能力。為了確保行車安全，獲得最佳制動性能，制動時防止車輪拖死，并將車輪滑移率控制在理想滑移率附近的狹小范圍內，人們才大力進行開發、研制和推行防抱死制動系統即ABS。

ABS是在原傳統制動系統的基礎上，增加了一套防止車輪制動抱死的控制系統、該裝置在制動過程中，當車輪趨于抱死，即車輪滑移率進入非穩定區時，會迅速降低制動系統壓力，使車輪滑移率恢復到靠近理想滑移率的穩定區內，通過自動、高頻率地對制動系壓力進行調節（其頻率高達每秒十多次），使車輪滑移率保持在理想滑移率附近的狹小范圍內，以達到充分利用車輪與路面間縱向峰值附著系數和較高的橫向附著系數，實現防止車輪抱死和獲得最佳制動性能。

應當指出的是，采用傳統的制動系統進行制動時，盡管駕駛員也知道間歇性的踩、放制動踏板防止車輪抱死，但再有經驗的駕駛員也無法精確地做到判斷和控制，特別是在緊急制動時，都不可能將車輪滑移率控制在理想范圍之內，往往會使車輪抱死，尤其是汽車在結冰、下雨打滑的路面上制動時，很容易產生側滑、甩尾和失去轉向控制能力，此時駕駛員往往產生一種緊張情緒，缺乏安全感。

概括起來ABS的優點是：

（1）制動時保持方向穩定性；

（2）制動時保持轉向控制能力；

（3）縮短制動距離

（4）減少輪胎磨損；

（5）減少駕駛員緊張情緒。

三、ABS的工作原理

當點火開關接通（ON）時，ABS保護繼電器的電磁線圈中就會有電流流過，系統進入自檢狀態。經過短暫的自檢后，如果發現系統中存在影響其正常工作的故障，會保持其自檢時的工作狀態，即關閉ABS系統。此時壓力調節器中各電磁閥的電磁線圈均不通電，各電磁閥均保持在制動壓力增大狀態，汽車恢復常規制動狀態工作。經過自檢，未發現影響系統正常工作的故障，ABS就進入等待工作狀態。

汽車行駛過程中，各輪速傳感器連續地向ABS電腦輸入各車輪的輪速信號。當車速超過8km/h后，如果駕駛員踩下制動踏板進行制動時，制動燈開關閉合，蓄電池給ABS電腦一個電壓信號。ABS電腦收到蓄電池電壓信號后，就判定汽車進入制動狀態。它將根據輪速傳感器輸入的信息，對四個車輪的運動狀態進行分析判斷。

在制動過程中，各車輪制動未出現趨于抱死時，ABS不工作，此時制動過程與常規制動過程完全相同。在制動過程中，當ABS電腦判定有車輪制動趨于抱死時，就開始對相應的控制通道進行防抱死控制，將車輪滑移率控制在最佳范圍之間，直至汽車速度很低或停止。

在制動過程中，如果汽車為高速急轉彎，當汽車的橫向加速度達到一定值時，橫向加速度開關中的一對觸點就會斷開，ABS電腦不再有蓄電池電壓信號，ABS電腦由此判定汽車橫向加速度已超過設定的界限值，就會對其防抱死控制過程進行修正，使ABS更為有效地工作。

ABS保護繼電器，是用來防止蓄電池極性接反或蓄電池電壓過高時損壞ABS電腦，起保護作用。

四、ABS的基本組成

現代ABS盡管采用的控制方式、方法以及結構形式各不相同，但除原有的傳統的常規制動裝置外，一般ABS都是由傳感器、電子控制器和執行器三大部分組成。其中傳感器主要是車輪轉速傳感器，執行器主要指制動壓力調節器。

1、車輪轉速傳感器

車輪轉速傳感器是ABS中最主要的一個傳感器。車輪轉速傳感器常簡稱為輪速傳感器，其作用是對車輪的運動狀態進行檢測，獲得車輪轉速（速度）信號。

2．電子控制器

ABS的電子控制器（Electronic Control Unit），常用ECU表示，簡稱ABS電腦。它的主要作用是接收輪速傳感器等輸入信號，計算出輪速、參考車速、車輪減速度功、滑移率等，并進行判斷、輸出控制指令，控制制動壓力調節器等進行工作。另外，ABS電腦還有監測等功能，如有故障時會使ABS停止工作并將ABS警示燈點亮。

3．制動壓力調節器

制動壓力調節器是ABS中的主要執行器。其作用是接受ABS電腦的指令，驅動調節器中的電磁閥動作（或電機轉動等），調節制動系的壓力，使之增大、保持或減小，實現制動系壓力的控制功能。

由于ABS是在原來傳統制動系統基礎上增加一套控制裝置形成的，因此ABS也是建立在傳統的常規制動過程的基礎上進行工作的。在制動過程中，車輪還沒有趨于拖死時，其制動過程與常規制動過程完全相同；只有車輪趨于抱死時，ABS才會對趨于抱死的車輪的制動壓力進行調節。

通常，ABS只有在汽車速度達到一定程度（如 5 km／h或 8 km／h）時，才會對制動過程中趨于抱死的車輪的制動壓力進行調節。當汽車速度降到一定程度時，因為車速很低，車輪制動抱死對汽車制動性能的不利影響很小，為了使汽車盡快制動停車，ABS就會自動終止防抱死制動壓力調節，其車輪仍可能被制動抱死。

在制動過程中，如果常規制動系統發生故障，ABS會隨之失去控制作用。若只是ABS發生故障、常規制動系統正常時，汽車制動過程仍像常規制動過程一樣照常進行，只是失去防抱死控制作用。現代ABS一般都能對系統的工作情況進行監測，具有失效保護和自診斷功能，一旦發現影響ABS正常工作的故障時，將自動關掉ABS，恢復常規制動，并將ABS警示燈點亮，向駕駛員發出警示信號，提醒駕駛員及時進行修理。